15. Асинхронные машины. Конструкция. Передаточная функция.

Принцип работы асинхронных машин основан на взаимодействии магнитного поля с движущимся проводящим телом. Ток, возникающий в контуре под действием меняющегося магнитного поля, создает магнитное поле, всегда направленное против внешнего магнитного поля. Проводящее тело увлекается движущимся магнитным полем. Асинхронный двигатель содержит статор, создающий вращающееся магнитное поле и ротор, содержащий короткозамкнутую обмотку. При вращении поля в обмотке создаются коротко замкнутые токи, создающие поле ротора, которое сдвинуто относительно поля статора таким образом, что возникает вращающий момент, направленный в сторону вращения магнитного поля статора.

Конструкция

1. Фазный ротор

На явно выраженных полюсах расположена фазовая обмотка по схеме звезды, концы выведены на внешние зажимы ч/з контактные кольца и щетки. Замыкается внешним реостатом.

2. Беличья клетка

Ротор представляет собой многополюсный барабан из изолированных пластин в пазы м/у неявно выраженными полюсами без изоляции помещается обмотка. Лобовые части закорачиваются проводящими кольцами.

3. Полый немагнитный ротор.

Выполняется в виде тонкостенного алюминиевого стакана. Внутри стакана располагается неподвижный магнитопровод. Обмотка такой машины двухфазная.

В общем случае уравнение движения АМ нелинейно. Для двигателей с полым немагнитным ротором механическая характеристика при фазовом управлении близка к линейной. В частности, если при фазовом управлении под сигналом управления понимать ( – угол м/у векторами), то все семейство механических характеристик линейно.

Передаточная функция легко находится ч/з механические характеристики. Пусковой момент , где - конструктивный коэффициент момента, константа для данной машины.

Коэффициент скорости . Т.к. наклон с x-управлением не меняется, то это тоже константа. Из геометрических соображений следует, что . Электромагнитный момент при отсутствии внешних нагрузок уравновешивается только моментом инерции ротора двигателя.

Найдем передаточную функцию по скорости как .

Подставляем в

Т.к. , где – угол, то

16. Асинхронные машины. Конструкция. Тахогенератор.

Принцип работы асинхронных машин основан на взаимодействии магнитного поля с движущимся проводящим телом. Ток, возникающий в контуре под действием меняющегося магнитного поля, создает магнитное поле, всегда направленное против внешнего магнитного поля. Проводящее тело увлекается движущимся магнитным полем. Асинхронный двигатель содержит статор, создающий вращающееся магнитное поле и ротор, содержащий короткозамкнутую обмотку. При вращении поля в обмотке создаются коротко замкнутые токи, создающие поле ротора, которое сдвинуто относительно поля статора таким образом, что возникает вращающий момент, направленный в сторону вращения магнитного поля статора.

Конструкция

1. Фазный ротор

На явно выраженных полюсах расположена фазовая обмотка по схеме звезды, концы выведены на внешние зажимы ч/з контактные кольца и щетки. Замыкается внешним реостатом.

2. Беличья клетка

Ротор представляет собой многополюсный барабан из изолированных пластин в пазы м/у неявно выраженными полюсами без изоляции помещается обмотка. Лобовые части закорачиваются проводящими кольцами.

3. Полый немагнитный ротор.

Выполняется в виде тонкостенного алюминиевого стакана. Внутри стакана располагается неподвижный магнитопровод. Обмотка такой машины двухфазная.

Асинхронный тахогенератор – измерительная машина, предназначенная для преобразования угла или скорости вращения в электрический сигнал.. На статоре расположены 2 обмотки с пространственным сдвигом На обмотку возбуждения подается переменное питающее напряжение, вторая обмотка выходная.

Если ротор неподвижен, то в машине присутствует только пульсирующее магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения. Оно направлено вдоль оси вращения машины, выходная обмотка расположена поперек этого поля, поэтому двигатель на нее не реагирует. В стенках ротора находится трансформаторная ЭДС, возникают токи, создающие так же пульсирующее поле, направленное против поля возбуждения (правило Ленца). При вращении ротора его стенки пересекают линии индукции продольных полей, и наводится ЭДС вращения, создающее дополнительные токи и пульсирующее поле, направленное поперек оси машины, т.е. вдоль магнитной ости выходной обмотки. Следовательно, в ней наводится ЭДС, функционально связанная со скоростью вращения. Как и для двигателя, уравнение машины нелинейно. В самом общем случае выходное напряжение:

где и – сложные комплексные выражения, схемы замещения машины, как цепи переменного тока; – относительная скорость.

где – угловая частота сети питания, – текущее значение скорости ротора.

– методическая погрешность

Чем меньше сопротивление нагрузки , тем выше линейность, меньше погрешность.

Кроме методической имеет место следующие погрешности:

1. Остаточная ЭДС. Самая значительная и трудно устранимая погрешность. Она обусловлена технологическими неточностями машины, а именно магнитной связью обмоток возбуждения и выходной обмотки.

В результате возникает асимметрия выходной характеристики, т.е. неравенство выходных напряжений при равных, но противоположных направлениях вращения.

Кроме того, имеются погрешности, связанные с неидеальностью геометрии ротора, приводящие к биениям выходного напряжения, т.е. зависимости его от текущего значения угла поворота.